Elektrolisis sebatian lebur

Elektrolisis sebatian lebur ialah penguraian sebatian ion lebur kepada unsurnya apabila arus terus dialirkan melaluinya. Ia topik Redoks Tingkatan 5 dan muncul dalam kertas objektif serta soalan berstruktur, jadi anda perlu tahu setengah persamaan, keadaan yang diperlukan dan pemerhatian di elektrod.

Mengapa sebatian lebur mengalirkan elektrik

Sebatian ion terbina daripada kekisi gergasi ion positif dan ion negatif. Semasa pepejal, ion terkunci pada kedudukan tetap dan tidak boleh bergerak, jadi sebatian ion pepejal tidak mengalirkan elektrik. Apabila sebatian dipanaskan sehingga lebur, kekisi runtuh dan ion menjadi bebas bergerak. Ion yang bebas bergerak inilah yang membawa cas ke elektrod, membolehkan elektrolisis berlaku.

Persamaan seimbang (plumbum(II) bromida lebur)

Plumbum(II) bromida lebur, PbBr₂, ialah contoh piawai Tingkatan 5 kerana takat leburnya boleh dicapai dengan penunu Bunsen. Elektrod karbon (grafit) digunakan.

• Di katod (elektrod negatif), ion plumbum(II) ditarik, menerima elektron dan diturunkan: Pb²⁺(l) + 2e- → Pb(l)
• Di anod (elektrod positif), ion bromida ditarik, kehilangan elektron dan dioksidakan: 2Br⁻(l) → Br₂(g) + 2e-

Tindak balas keseluruhan ialah:

PbBr₂(l) → Pb(l) + Br₂(g)

Contoh lazim kedua ialah natrium klorida lebur:

• Katod: Na⁺(l) + e- → Na(l)
• Anod: 2Cl⁻(l) → Cl₂(g) + 2e-
• Keseluruhan: 2NaCl(l) → 2Na(l) + Cl₂(g)

Perhatikan bahawa bagi sebatian lebur, pilihannya mudah: hanya terdapat kation logam dan anion bukan logam, jadi logam sentiasa terenap di katod dan gas (atau wap) bukan logam dibebaskan di anod. Tiada air dan tiada ion bersaing, menjadikan elektrolisis lebur lebih mudah diramal berbanding elektrolisis larutan akueus.

Keadaan yang diperlukan

• Sebatian mesti lebur (dipanaskan sehingga melebur) supaya ion bebas bergerak.
• Bekalan arus terus (a.t.) disambung, kerana elektrod mesti mengekalkan identiti positif dan negatif yang tetap.
• Elektrod lengai, biasanya karbon, digunakan supaya elektrod itu sendiri tidak bertindak balas.

Pemerhatian

• Di katod, manik lebur plumbum berwarna kelabu berkilat terbentuk dan terkumpul di dasar (atau logam kelabu lembut bagi natrium).
• Di anod, wasap perang kemerahan gas bromin dibebaskan (bagi klorida, gas kuning kehijauan yang berbau tajam kelihatan).
• Aras elektrolit perlahan-lahan menurun apabila sebatian terurai.

Bagaimana ia muncul dalam peperiksaan SPM

Dalam Kertas 1 (4541/1) anda mungkin diminta mengenal pasti hasil di elektrod yang dinamakan atau melengkapkan setengah persamaan. Dalam Kertas 2 (4541/2), soalan berstruktur biasanya memberi anda sebatian lebur dan meminta anda menulis setengah persamaan di setiap elektrod, menyatakan pemerhatian, dan menerangkan mengapa sebatian hanya mengalirkan elektrik apabila lebur. Pemeriksa sering menambah bahagian “ramalkan hasil” bagi sebatian yang belum anda lihat, menguji sama ada anda faham bahawa kation pergi ke katod dan anion ke anod. Sentiasa tunjukkan elektron dalam setengah persamaan anda dan seimbangkan cas; setengah persamaan yang tidak seimbang casnya akan kehilangan markah walaupun hasilnya betul.

Kesilapan lazim yang perlu dielakkan

Kesilapan pertama ialah menulis simbol keadaan yang salah. Bagi elektrolisis lebur, gunakan (l) untuk elektrolit dan bagi logam yang terhasil dalam keadaan lebur seperti plumbum, manakala gas seperti bromin ditulis (g). Kesilapan kedua ialah lupa mengimbangkan bilangan elektron: di anod bromida, dua ion bromida melepaskan dua elektron untuk membentuk satu molekul Br₂, jadi pekali mesti betul. Kesilapan ketiga ialah keliru antara katod dan anod; ingat bahawa katod ialah elektrod negatif yang menarik kation, dan anod ialah elektrod positif yang menarik anion. Kesilapan keempat ialah menyatakan sebatian pepejal boleh dielektrolisiskan; ia tidak boleh, kerana ion dalam pepejal tidak bebas bergerak. Menguasai empat perkara ini menjamin markah penuh untuk soalan elektrolisis lebur. Kelas satu-ke-satu dalam talian kami melatih setengah persamaan ini sehingga menulis dan menyeimbangkannya menjadi automatik.